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摘要:在刚回采结束的采空区下覆进行岩巷掘进时，由于处于非稳定期，受地质条件及采动压力双重影响，巷道围岩变形量大，支护困难，掘进效率低。杉木树矿在采空区下覆开掘底板皮带运输巷期间，采用一次成巷技术、合理的支护设计，实现了巷道的安全、高效掘进。
关键词:采动应力；非稳定期；一次成巷技术；支护设计；安全、高效掘进
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
杉木树煤矿N24采区进入末期回采后，作为接替的N26采区的回采准备工作日趋紧张，可能出现掘进及回采期间无皮带运输系统的不利局面，为尽快形成该区皮带运输系统，刚回采结束N2462采空区下覆的N26东翼皮带运输巷的安全高效掘进因此显得极其重要。必须对施工技术、支护方式进行合理选择、布置，以实现采空区下底板运输巷的安全高效掘进。
工程概况
巷道布置
N26东翼皮带运输巷平面布置如圖1,巷道设计长度为1200m。
图 1N26东翼皮带运输巷
地质条件
N26东翼皮带运输巷位于N24采区轴部,最大岩柱31m，最小岩柱15m。巷道揭露的岩石岩性主要为深灰色泥岩夹薄层菱矿及浅灰色中粒砂岩，由于受采动影响严重，巷道层理、裂隙十分发育。
2 一次成巷技术应用
2.1施工方式
杉木树煤矿一直采用“两掘一喷” 生产组织方式，即“两班掘进，一班挖基础和喷射混凝土成巷”，而一次成巷技术则采用“一掘一喷”的施工方式。
2.2施工工艺流程
本工艺对流程无特殊要求。
2.3爆破工艺
利用微差毫秒雷管实现浅孔爆破先掏出一定深度，增加自由面数量，减少抵抗线，再由深孔掏槽眼继续延伸掏槽范围，给后续爆破提供条件，以实现“深浅孔”爆破。钻杆由2.2m改为2.5m，使用4m长脚线雷管和爆破性能更好的长度为300mm的乳化炸药，每孔装2～3条药（原长度为220mm的乳化炸药每孔需装4～5条药）。此爆破工艺不仅提高了爆破效果，也使每孔装药时间缩短20s，全断面共节约装药时间约20min，由每循环1.8m增加为2.0 ～ 2.2m。螺旋掏槽眼布置如图2。
2.4一次成巷技术的关键点
该巷采用一次成巷技术后，与原“二掘一喷”施工工艺相比，在施工期间应注意以下几个方面：
①矿车供应量数量应满足出矸需要。②每班至少保证3～4台7655型风钻正常运行（备用1台）。③掘进平巷超过100m后，采用电瓶车排矸，以提高出矸速度。④必须认真监督、验收锚杆、挂网施工情况，确保工程质量。
3巷道支护设计
3.1动压巷道支护原则
①锚杆支护为主，喷射混凝土为辅，锚网并重。②锚杆密度应相应增大，用增大均匀压缩带厚度的办法提高锚杆支护抗力。③在集中压力大、围岩强度低的情况下，采用可伸缩性锚杆，有效调整和控制围岩的压力和位移。④锚杆尺寸和强度以及托板、附件等必须适当增加，以更好地控制岩体稳定。
3.2 支护设计
3.2.1选择“锚、网、喷、索”的联合永久支护方式
由于该巷岩石强度较低，必须采用强预应力锚杆支护，但由于受上部采空区采动压力影响，围岩松动圈范围较大，单纯采用预应力锚杆支护难以保证巷道顶板不发生离层、下沉现象。因此，采用小孔径预应力锚索加强形成浅部支护与深度支护相结合的综合支护体系。同时增加钢筋网，使松软破碎围岩由破碎结构转化为镶嵌结构，使单根锚杆的点支护转变为锚杆支护系统的面支护，避免了局部支护恶化而导致整个巷道失稳。
3.2.2支护材料的选取
①锚杆：全断面选用φ16×2000mm的螺纹钢筋锚杆，每根锚杆眼孔充填2条φ23mm的树脂锚固剂，以增加锚杆的内锚固段长度。
②预应力锚索：用于动压巷道中的锚索材料应用强度高、韧性好和低松弛的钢材，并要有一定的柔性。结合杉木树矿支护材料选取的实际情况，选用φ15.24mm的7股钢绞线锚索，锚索长度≮5.4m,使其锚索内锚固端进入顶部基岩的深度≮1m。
③钢筋网：全断面铺设特殊加工的“7”字型钢筋网。如图3、图4。
图3“7”字型钢筋网设计图
④锚盘和锚索盘：锚盘全部选用预应力铸铁锚盘（150mm×150mm）；锚索盘采用废旧的11#工字钢切割而成，中心设置直径20mm的锚索眼孔。
图4 巷道“7”字型钢筋网铺设
3.2.3支护参数
①锚杆布置：从巷道底板以上394mm起按800×800mm的间、排距呈矩形径向布置，并在巷道底板以上100mm位置按1000mm的排距增加一排锁脚锚杆。
②锚索布置：巷顶中线位置沿巷道走向布置一组“一梁二锚索”，巷中线两侧各1000mm处顶部分别布置一根单锚索，锚索排距为3m/组。若巷道两帮片垮严重时，则对两帮各布置一组“一梁二锚索”强化支护，锚索从巷道底板以上500mm处垂直于巷中线布置，间距为3m/组。
应用效果
4.1 通过采用一次成巷技术，缩短了空顶时间，并且由于当班进尺当班打锚杆、挂网、喷浆加固，有效降低了放炮对周围围岩的震动破坏，减少了因围岩较破碎而造成的顶板掉渣现象，施工期间安全性得以提高。
4.2 按每天3个循环、月完成循环率90%计算，通过每循环增加进尺0.2m,全月多掘进进尺：0.2 m/循环×3循环/天×30天×90%=16.2m。
4.3 掘进与打锚杆、出矸、喷射混凝土等工序平行作业，有效提高工序。
4.4 减少了放炮期间炮轰矸石对支护体的破坏；避免了因放炮震动漏垮造成支护体失效的现象，能够有效节约材料。
4.2巷道围岩变形得以有效控制
施工一月后，对已施工的30m巷道进行围岩变形量测定，其变形量均在10mm以下。
表1采空区下覆岩巷掘进巷道变形测点测量数据表单位：mm
结论
①采用一次成巷技术，月掘进进尺从145.8m增长至162m，实现了较高的单进循环，同时安全性较高，可在中、大型断面的巷道掘进中广泛应用。
②采用“锚、网、喷、索”的联合支护形式，对采动影响下的软岩巷道进行有效、可靠的支护，围岩变形得以控制。
③“锚、网、喷、索”的联合支护形式适用于杉木树矿深部开采条件下的高应力巷道，能够广泛普及应用。
④矿压观测方面，杉木树矿缺乏有效的技术手段及设备，应引进先进的矿压观测设备和专业的技术，并建立矿压观测体制，对未来杉木树矿的巷道支护技术有着巨大的助推作用。
参考文献：
[1]东兆星，吴士良.井巷工程[M].北京：中国矿业大学出版社，2004.
[2]刘钦德.动压下掘进巷道支护技术研究与工程实践[J]. 中国软岩工程与深部灾害控制研究进展——第四届深部岩体力学与工程灾害控制学术研讨会暨中国矿业大学（北京）百年校庆学术会议论文集，2009.
[3]钱元政，王金海，耿玉民.采空区下岩巷快速掘进技术[J].中州煤炭，2011，（12）.
关键词:采动应力；非稳定期；一次成巷技术；支护设计；安全、高效掘进
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
杉木树煤矿N24采区进入末期回采后，作为接替的N26采区的回采准备工作日趋紧张，可能出现掘进及回采期间无皮带运输系统的不利局面，为尽快形成该区皮带运输系统，刚回采结束N2462采空区下覆的N26东翼皮带运输巷的安全高效掘进因此显得极其重要。必须对施工技术、支护方式进行合理选择、布置，以实现采空区下底板运输巷的安全高效掘进。
工程概况
巷道布置
N26东翼皮带运输巷平面布置如圖1,巷道设计长度为1200m。
图 1N26东翼皮带运输巷
地质条件
N26东翼皮带运输巷位于N24采区轴部,最大岩柱31m，最小岩柱15m。巷道揭露的岩石岩性主要为深灰色泥岩夹薄层菱矿及浅灰色中粒砂岩，由于受采动影响严重，巷道层理、裂隙十分发育。
2 一次成巷技术应用
2.1施工方式
杉木树煤矿一直采用“两掘一喷” 生产组织方式，即“两班掘进，一班挖基础和喷射混凝土成巷”，而一次成巷技术则采用“一掘一喷”的施工方式。
2.2施工工艺流程
本工艺对流程无特殊要求。
2.3爆破工艺
利用微差毫秒雷管实现浅孔爆破先掏出一定深度，增加自由面数量，减少抵抗线，再由深孔掏槽眼继续延伸掏槽范围，给后续爆破提供条件，以实现“深浅孔”爆破。钻杆由2.2m改为2.5m，使用4m长脚线雷管和爆破性能更好的长度为300mm的乳化炸药，每孔装2～3条药（原长度为220mm的乳化炸药每孔需装4～5条药）。此爆破工艺不仅提高了爆破效果，也使每孔装药时间缩短20s，全断面共节约装药时间约20min，由每循环1.8m增加为2.0 ～ 2.2m。螺旋掏槽眼布置如图2。
2.4一次成巷技术的关键点
该巷采用一次成巷技术后，与原“二掘一喷”施工工艺相比，在施工期间应注意以下几个方面：
①矿车供应量数量应满足出矸需要。②每班至少保证3～4台7655型风钻正常运行（备用1台）。③掘进平巷超过100m后，采用电瓶车排矸，以提高出矸速度。④必须认真监督、验收锚杆、挂网施工情况，确保工程质量。
3巷道支护设计
3.1动压巷道支护原则
①锚杆支护为主，喷射混凝土为辅，锚网并重。②锚杆密度应相应增大，用增大均匀压缩带厚度的办法提高锚杆支护抗力。③在集中压力大、围岩强度低的情况下，采用可伸缩性锚杆，有效调整和控制围岩的压力和位移。④锚杆尺寸和强度以及托板、附件等必须适当增加，以更好地控制岩体稳定。
3.2 支护设计
3.2.1选择“锚、网、喷、索”的联合永久支护方式
由于该巷岩石强度较低，必须采用强预应力锚杆支护，但由于受上部采空区采动压力影响，围岩松动圈范围较大，单纯采用预应力锚杆支护难以保证巷道顶板不发生离层、下沉现象。因此，采用小孔径预应力锚索加强形成浅部支护与深度支护相结合的综合支护体系。同时增加钢筋网，使松软破碎围岩由破碎结构转化为镶嵌结构，使单根锚杆的点支护转变为锚杆支护系统的面支护，避免了局部支护恶化而导致整个巷道失稳。
3.2.2支护材料的选取
①锚杆：全断面选用φ16×2000mm的螺纹钢筋锚杆，每根锚杆眼孔充填2条φ23mm的树脂锚固剂，以增加锚杆的内锚固段长度。
②预应力锚索：用于动压巷道中的锚索材料应用强度高、韧性好和低松弛的钢材，并要有一定的柔性。结合杉木树矿支护材料选取的实际情况，选用φ15.24mm的7股钢绞线锚索，锚索长度≮5.4m,使其锚索内锚固端进入顶部基岩的深度≮1m。
③钢筋网：全断面铺设特殊加工的“7”字型钢筋网。如图3、图4。
图3“7”字型钢筋网设计图
④锚盘和锚索盘：锚盘全部选用预应力铸铁锚盘（150mm×150mm）；锚索盘采用废旧的11#工字钢切割而成，中心设置直径20mm的锚索眼孔。
图4 巷道“7”字型钢筋网铺设
3.2.3支护参数
①锚杆布置：从巷道底板以上394mm起按800×800mm的间、排距呈矩形径向布置，并在巷道底板以上100mm位置按1000mm的排距增加一排锁脚锚杆。
②锚索布置：巷顶中线位置沿巷道走向布置一组“一梁二锚索”，巷中线两侧各1000mm处顶部分别布置一根单锚索，锚索排距为3m/组。若巷道两帮片垮严重时，则对两帮各布置一组“一梁二锚索”强化支护，锚索从巷道底板以上500mm处垂直于巷中线布置，间距为3m/组。
应用效果
4.1 通过采用一次成巷技术，缩短了空顶时间，并且由于当班进尺当班打锚杆、挂网、喷浆加固，有效降低了放炮对周围围岩的震动破坏，减少了因围岩较破碎而造成的顶板掉渣现象，施工期间安全性得以提高。
4.2 按每天3个循环、月完成循环率90%计算，通过每循环增加进尺0.2m,全月多掘进进尺：0.2 m/循环×3循环/天×30天×90%=16.2m。
4.3 掘进与打锚杆、出矸、喷射混凝土等工序平行作业，有效提高工序。
4.4 减少了放炮期间炮轰矸石对支护体的破坏；避免了因放炮震动漏垮造成支护体失效的现象，能够有效节约材料。
4.2巷道围岩变形得以有效控制
施工一月后，对已施工的30m巷道进行围岩变形量测定，其变形量均在10mm以下。
表1采空区下覆岩巷掘进巷道变形测点测量数据表单位：mm
结论
①采用一次成巷技术，月掘进进尺从145.8m增长至162m，实现了较高的单进循环，同时安全性较高，可在中、大型断面的巷道掘进中广泛应用。
②采用“锚、网、喷、索”的联合支护形式，对采动影响下的软岩巷道进行有效、可靠的支护，围岩变形得以控制。
③“锚、网、喷、索”的联合支护形式适用于杉木树矿深部开采条件下的高应力巷道，能够广泛普及应用。
④矿压观测方面，杉木树矿缺乏有效的技术手段及设备，应引进先进的矿压观测设备和专业的技术，并建立矿压观测体制，对未来杉木树矿的巷道支护技术有着巨大的助推作用。
参考文献：
[1]东兆星，吴士良.井巷工程[M].北京：中国矿业大学出版社，2004.
[2]刘钦德.动压下掘进巷道支护技术研究与工程实践[J]. 中国软岩工程与深部灾害控制研究进展——第四届深部岩体力学与工程灾害控制学术研讨会暨中国矿业大学（北京）百年校庆学术会议论文集，2009.
[3]钱元政，王金海，耿玉民.采空区下岩巷快速掘进技术[J].中州煤炭，2011，（12）.